鉄道線路

光沢のあるレールと、コンクリート枕木または横木の上部と同じ高さに敷かれた整然としたバラストを備えた直線の線路の写真
当時の一般的な線路建設方法で、コンクリート枕木/横木の上部と同じ高さに排水性の高いバラストを敷き詰める。オーストラリア国鉄、1982年頃

鉄道線路（てつどうせん、英: Railway Track、 CwthEおよびUIC の用語）または鉄道線路（NAmE）は、恒久的な軌道（per way、英: permanent way ）[ 1 ]または「P way」（英: P way [ 2 ]およびインド英語）としても知られ、レール、締結具、枕木（米: Railroad Tiners 、枕木）、バラスト（またはスラブ軌道）、およびその下の路盤で構成される鉄道または鉄道の構造物である。これは、鋼鉄の車輪が転がることができる信頼性の高い低摩擦の表面を提供することで、列車の移動を可能にする。初期の線路は木製または鋳鉄製のレールと木製または石製の枕木で建設された。1870年代以降、レールはほぼ普遍的に鋼鉄製になっている。

歴史的発展

英国初の鉄道は、1603年にノッティンガムシャーのウォラトンとストレリーの間に建設されたウォラトン・ワゴンウェイである。木製のレールを使用し、その後164年間に建設された約50の木製レールの路面電車の最初のものであった。 [ 3 ]これらの初期の木製路面電車は、通常、オークまたはブナのレールを使用し、鉄または木の釘で木製の枕木に固定されていました。枕木を所定の位置に固定し、線路に沿って荷馬車を動かす人や馬の通路を提供するために、砂利または小石が枕木の周りに詰められました。レールは通常約3フィート（0.91メートル）の長さで、接合されておらず、隣接するレールが共通の枕木の上に敷かれていました。直線レールはこれらの接合部で角度を付けて、原始的な曲線軌道を形成することができました。[ 3 ]

イギリスで最初の鉄レールは1767年にコールブルックデールのダービー製鉄所で敷​​設されました。 [ 4 ]

1804年に蒸気機関車が導入されると、当時使用されていた線路は追加の重量を支えるには脆弱すぎることが判明しました。リチャード・トレビシックがペン・イ・ダレンで開発した先駆的な機関車は、プレートウェイの軌道を破損させ、使用停止となりました。1810年代と1820年代に機関車が普及するにつれ、技術者たちは石の枕木の上に鉄製のレールを載せ、鋳鉄製の椅子で固定する、剛性の高い線路構造を構築しました。しかしこれは誤りであることが判明し、すぐに列車が通過する際にある程度の弾性変形を可能にする柔軟な線路構造に置き換えられました。[ 3 ]

構造

線路と基礎の断面図。バラスト層と地層が示されています。地層は排水性を高めるためにわずかに傾斜しています。排水性向上と音や振動の抑制のため、ゴムマット（図示せず）が敷かれる場合もあります。

伝統的な線路構造

伝統的に、線路は木製またはプレストレストコンクリート製の枕木（北米では枕木と呼ばれる）の上に平底鋼製レールを敷き、釘またはネジで固定して建設され、枕木の下と周囲には砕石のバラストが敷かれています。[ 5 ] [ 6 ]

交通量の多い現代の鉄道のほとんどは、荷重を分散させるベースプレートを介して枕木に固定された連続溶接レールを使用しています。コンクリート製の枕木を使用する場合は、通常、レールと枕木板の間にプラスチック製またはゴム製のパッドが配置されます。レールは通常、弾性締結具で枕木に固定されますが、北米ではカットスパイクが広く使用されています。20世紀の大半は、針葉樹の枕木とジョイントレールが鉄道の線路に使用されており、その軌道のかなりの部分が二次路線および三次路線に残っています。

北米とオーストラリアでは、平底レールは通常、平らな枕木板に犬釘で固定されていました。イギリスとアイルランドでは、ブルヘッドレールは鋳鉄製の椅子に載せられ、枕木に釘で固定されていました。1936年、ロンドン・ミッドランド・アンド・スコティッシュ鉄道はイギリスにおける平底レールへの転換の先駆者となりましたが、それ以前の路線でも一部平底レールが使用されていました。[ 3 ]

当初、ジョイントレールが採用されたのは、当時の技術では他に選択肢がなかったためです。しかし、垂直荷重に対する抵抗力が本質的に弱いため、バラストが沈下し、ジョイント部に許容できない形状の欠陥が生じないようにするために、多大な保守作業が必要になりました。また、ジョイント部には潤滑油を塗布する必要があり、継目板（ジョイントバー）の合わせ面の摩耗はシム調整によって補正する必要がありました。こうした理由から、ジョイントレールは運行頻度の高い鉄道には経済的に適していません。

木製枕木には様々な木材が使用されており、多くの場合、クレオソート、クロメート銅ヒ素、その他の木材防腐剤で処理されています。プレストレストコンクリート製の枕木は、木材が不足している場所や、輸送量や速度が速い場所でよく使用されます。一部の用途では鋼製の枕木も使用されます。

軌道バラストは通常​​、特定の仕様に合わせて砕石されます。その目的は、枕木を支え、その位置を調整しながら、排水をスムーズにすることです。

バラストレストラック

ドイツのマックス・ボーグル社がニュルンベルク・インゴルシュタット高速線に建設した、柔軟な騒音低減レール固定具を備えたスラブ軌道

従来の軌道構造の欠点は、メンテナンス、特に路面仕上げ（タンピング）とライニングの多用が求められることです。路盤の脆弱さと排水不良も、メンテナンスコストの増大につながります。この問題は、バラストレス軌道の導入によって克服できます。最もシンプルな形態では、バラストレス軌道は、高速道路構造物のような連続したコンクリートスラブで構成され、レールは（弾性パッドを使用して）その上面に直接支持されます。

独自のシステムも数多く存在し、そのバリエーションとしては、連続した鉄筋コンクリートスラブや、プレキャストプレストレストコンクリートユニットを基礎層上に敷設する構造などがあります。様々な設計の組み合わせが提案されています。

しかし、バラストレス軌道は初期コストが高く、既存の鉄道路線の場合、バラストレス軌道への改修には長期間の路線閉鎖が必要となる。メンテナンスの削減により、ライフサイクルコストは低くなる可能性がある。バラストレス軌道は通常、超高速または超高荷重路線の新設、強度向上が必要な短期延伸区間（鉄道駅など）、あるいはトンネルなどメンテナンスが極めて困難な場合の局所的な交換に用いられる。ほとんどの高速鉄道路線とゴムタイヤ式地下鉄システムでは、バラストレス軌道が使用されている。[ 7 ]

連続縦支持軌道

リーズ・アンド・セルビー鉄道で使用されていた1830年代のラダー型線路の断面図
東京、品川駅のはしご車線

初期の鉄道（1840年代頃）では、レールが全長にわたって支えられる連続支持線路の実験が行われており、その例としては、グレート・ウェスタン鉄道のブルネルのボールク・ロード、ニューカッスル・アンド・ノース・シールズ鉄道、[ 8 ] 、ジョン・ホークショーの設計によるランカシャー・アンド・ヨークシャー鉄道などが挙げられる。[ 9 ]連続支持設計は他の技術者によっても推進された。[ 10 ]このシステムは1840年代にボルチモア・アンド・オハイオ鉄道でテストされたが、横枕木を使用したレールよりも保守費用が高くなることが判明した。[ 11 ]

このタイプの軌道は、ネットワークレールの一部の橋梁に今も残っており、そこでは木材の支保工はウェイビームまたは縦通材と呼ばれています。一般的に、このような構造物の上を走る速度は低くなります。[ 12 ]

その後の連続支持軌道の応用としては、バルフォア・ビーティー社の「埋め込みスラブ軌道」がある。これは、スリップフォーム（またはプレキャスト）コンクリート基礎に埋め込まれた角丸長方形のレールプロファイル（BB14072）を使用している（2000年代開発）。[ 13 ] [ 14 ] 1976年以来オランダで使用されている「埋め込みレール構造」は、当初はコンクリートに埋め込まれた従来のUIC 54レールを使用していたが、後に（1990年代後半に）「キノコ」形のSA42レールプロファイルを使用するように開発され、アスファルトコンクリートを充填した鋼製トラフで支持されたレールを使用する軽鉄道用バージョンも開発されている（2002年）。[ 15 ]

現代のラダー軌道は、バウルクロードの発展形と言える。ラダー軌道は、レールと同じ方向に枕木を並べ、横木状の軌間拘束部材で横架する。バラスト付きとバラストレスの両方のタイプが存在する。

レール

レールの断面。左：平底レール。枕木（CwthE）または枕木（AE）に直接、または枕木を保護する鋼製のベースプレートを介して、釘、ネジ、またはクリップで固定されます。右：ブルヘッドレール。主に英国で使用されている古い設計で、鋳鉄製の椅子に設置され、木製またはバネ鋼製の鍵で固定されます。

現代の線路では、通常、非対称の丸いIビームの形状をした熱間圧延鋼が使用されています。[ 16 ]

その他のレールの形状には、ブルヘッドレール、溝付きレール、平底レール（ヴィニョールレールまたはフランジ付きTレール）、ブリッジレール（ボークロードで使用される逆U字型）、およびバーローレール（逆V字型）などがあります。

北米の鉄道では、20 世紀中期から後半にかけて、長さ 39 フィート (11.9 メートル) のレールを使用していました。これは、長さ 40 フィート (12.2 メートル) のゴンドラ車両(オープン ワゴン) にレールを積載するためでした。ゴンドラのサイズが大きくなるにつれて、レールの長さも長くなりました。

レールウェイ・ガゼット・インターナショナルによると、計画は中止されたがバッフィン島のバフィンランド鉄鉱山への150キロメートルの鉄道では、レールに最​​新の高性能合金ではなく、古い炭素鋼合金を使用する予定だった。これは、最新の合金レールは極低温では脆くなる可能性があるためである。[ 17 ]

鉄製の天板が付いた木製のレール

初期の北米の鉄道では、経済的な対策として木製のレールの上に鉄板を使用していたが、鉄板が緩んで曲がり、客車の床に侵入したため、この工法は廃止された。初期の鉄道員はこれを「蛇の頭」と呼んだ。[ 18 ] [ 19 ]

北ウェールズのディーサイド・トラムウェイはこの形式のレールを使用していました。1870年頃に開業し、1947年に廃止されましたが、その後も多くの区間でこのレールが使用されていました。これは、鉄製のレールと木製のレールが最後に使用された路線の一つでした。[ 20 ]

レールの区分（重量）

レールの等級は線密度、つまり標準の長さに対する質量で決まります。重いレールは軽いレールよりも大きな車軸荷重と高い列車速度を損傷なく支えることができますが、コストも高くなります。北米と英国では、レールは1ヤードあたりの重量（通常、poundまたはlbと表示）で等級分けされており、130ポンドのレールの重量は130 lb/yd（64 kg/m）になります。通常の範囲は115～141 lb/yd（57～70 kg/m）です。ヨーロッパでは、レールは1メートルあたりの重量（kg）で等級分けされており、通常の範囲は40～60 kg/m（81～121 lb/yd）です。量産された最も重いレールはペンシルバニア鉄道向けに圧延された155ポンド/ヤード（77 kg/m）のレールでした。

レールの長さ

鉄道輸送に使用されるレールは、一定の長さの区間で製造されます。レール間の継ぎ目は強度低下の原因となるため、レールの長さは可能な限り長く作られています。レール製造の歴史を通して、製造工程の改良に伴い、レールの長さは増加してきました。

タイムライン

以下は、製鉄所でテルミット溶接を施さずに製造された単一セクションの長さです。これより短いレールはフラッシュバット溶接で溶接される場合もありますが、以下のレールは溶接されていません。

レールを長く溶接する技術は1893年頃に初めて導入され、列車の運行をより静かで安全なものにしました。1899年以降、テルミット溶接が導入されたことで、この技術は労働集約性が低くなり、広く普及しました。[ 26 ]

現代の生産技術により、より長い非溶接セグメントの生産が可能になりました。

倍数

新しい長いレールは、古い短いレールの単純な倍数として作られる傾向があり、古いレールを切断することなく交換でき、同じ貨車を輸送に使用できます。急カーブの外側では内側のレールよりもわずかに長いレールが必要になるため、レールの一部を切断する必要があります。

ボルトホール

レールは、継目板用のボルト穴があらかじめ開けられた状態で納品される場合と、溶接固定する部分にボルト穴が開けられていない状態で納品される場合があります。通常、両端に2～3個のボルト穴があります。

レールの接合

レールは一定の長さで製造され、列車が走行できる連続した面を作るために、端から端まで接合する必要があります。レールを接合する従来の方法は、金属製の継目板（米国ではジョイントバー）を用いてボルトで固定し、ジョイントレールを製造することです。より現代的な用途、特に高速走行が求められる場合には、レールを溶接して連続溶接レール（CWR）を形成することもあります。

ジョイントトラック

155ポンド/ヤード（76.9kg/m）のレール区間に、本線6ボルトのレールジョイントが設置されています。ボルトの頭を交互に配置することで、脱線した車輪がボルトに衝突した場合でもジョイントが分離するのを防ぎます。電気接続ジャンパーは2本のレールを接続し、軌道回路の連続性を維持します。

ジョイント式トラックは、通常、長さ約 20 メートル (66 フィート) (英国)、長さ 39 または 78 フィート (12 または 24 メートル) (北米) のレールを使用し、フィッシュプレート(英国) またはジョイント バー(北米) と呼ばれる穴あき鋼板を使用してボルトで固定して作られています。

継目板は通常600mm（2フィート）の長さで、レール端部の両側に2枚1組で使用され、ボルトで固定されます（通常は継目ごとに4本ですが、6本のボルトを使用する場合もあります）。ボルトは交互に配置されており、脱線時に車輪のフランジが継目に衝突した場合でも、一部のボルトのみがせん断されるため、レールのずれや脱線を悪化させる可能性が低くなります。この方法は普遍的に採用されているわけではなく、ヨーロッパではすべてのボルトの頭がレールの同じ側に配置されています。

高温時のレールの膨張を許容するため、レールの両端の間には伸縮継ぎ目として機能する小さな隙間が意図的に残されている。ヨーロッパでは両レールの継ぎ目が隣り合うように配置されていたが、北米では互い違いに配置されている。これらの小さな隙間があるため、継ぎ目のある線路を列車が通過すると「カチカチ」という音がして、やがてレールの端が下方にたわんでしまう。継ぎ目のある線路は、適切に保守されていないと溶接レールのような乗り心地が得られず、高速列車には適さない。しかし、継ぎ目のある線路は多くの国で低速路線や側線で今でも使用されており、建設コストが低く、設置や保守に必要な設備が簡単なため、貧しい国でも広く使用されている。

継ぎ目のある軌道の大きな問題は、ボルト穴周辺の亀裂で、レール頭（走行面）の破損につながる可能性があります。これがヒザー・グリーン鉄道事故の原因となり、イギリス国鉄は線路の大部分を連続溶接レールに切り替えました。

絶縁ジョイント

信号用の軌道回路が存在する箇所では、絶縁ブロック接合部が必要です。これにより、通常の接合部の弱点がさらに悪化します。すべての隙間をエポキシ樹脂で埋めた特殊接着接合部により、強度がさらに向上します。

絶縁ジョイントの代替として、レールから約20m（66フィート）の区間に同調ループを形成し、これをブロッキング回路の一部として用いることで、可聴周波数軌道回路を使用することができます。分岐器内では、一部の絶縁ジョイントは避けられません。

もう 1 つの選択肢は車軸カウンタであり、これにより、軌道回路の数を減らして、必要な絶縁レールジョイントの数を減らすことができます。

連続溶接レール

溶接レールジョイント
ロングアイランド鉄道バビロン支線のプルアパートでは、燃えるロープを使ってレールを拡張し、接続できる位置まで戻す修理が行われている。

現代の鉄道のほとんどは、リボンレールやシームレスレールと呼ばれることもある連続溶接レールを使用しています。この形式の線路では、フラッシュバット溶接を利用してレールを溶接し、数キロメートルに及ぶ1本の連続したレールを形成します。継ぎ目が少ないため、この形式の線路は非常に強度が高く、乗り心地が良く、メンテナンスの必要性も少なくて済みます。列車はより高速でより少ない摩擦で走行できます。溶接レールは継ぎ目のある線路よりも敷設コストは高くなりますが、メンテナンスコストははるかに低くなります。最初の溶接線路は1924年にドイツで使用されました。[ 33 ]そして1950年代以降 、幹線道路では一般的になりました。

フラッシュバット溶接の推奨工程は、自動軌道敷設機を用いて、接合されていない2本のレールの接触端に強力な電流を流す方法です。両端は電気抵抗により白熱し、その後押し合わされて強固な溶接部を形成します。テルミット溶接は、既存の連続溶接レールセグメントの補修や接合に用いられます。この手作業による工程では、溶融鉄を封じ込めるための反応るつぼと型枠が必要です。

北米では、鉄道施設で長さ1/4マイル（400メートル）のレールセグメントを溶接し、専用列車に積み込んで現場まで運ぶのが一般的です。この列車は、多数のレールセグメントをラックから列車後部へスライドさせて枕木（まくらぎ）に取り付ける作業が連続的に行えるように設計されており、多数のレールセグメントを運ぶことができます。[ 34 ]

レールは拘束されていない場合、暑い時期には伸び、寒い時期には縮みます。この拘束のために、クリップやアンカーを使用して、枕木に対するレールの動きを防止します。枕木の動きを防止するために、枕木の下、間、端部などを含むバラストを効果的に締め固めるよう注意を払う必要があります。アンカーは木製枕木によく使用されますが、コンクリート製や鋼製の枕木のほとんどは、レールの縦方向の動きに抵抗する特殊なクリップでレールに固定されます。溶接レールの長さに理論上の制限はありません。ただし、縦方向および横方向の拘束が不十分な場合、暑い時期に線路が歪み、脱線を引き起こす可能性があります。熱膨張による歪みは、北米ではサンキンク、その他の地域では座屈として知られています。猛暑の際には、問題があることが分かっている線路区間を監視するために特別な検査が必要です。北米の慣例では、極端な気温条件では、乗務員が列車の座屈や「太陽のねじれ」に遭遇した場合に対処できるように、減速命令が発令される。[ 35 ]ドイツの鉄道会社ドイツ鉄道は、夏季の最高​​気温を下げるために、レールを白く塗装し始めている。[ 36 ]

新しいレールを敷設した後、または欠陥のあるレールを溶接で交換した後、敷設中のレール温度が目標温度よりも低い場合、レールに人工的に応力を加えることができます。この応力付加工程では、レールを加熱して膨張させるか[ 37 ] 、油圧装置でレールを伸張させます。その後、レールは伸張した状態で枕木に固定（クリップ）されます。この工程により、その後の高温時にレールがそれ以上膨張することが防止されます。低温時にはレールは収縮しようとしますが、しっかりと固定されているため収縮できません。実際、応力を受けたレールは、しっかりと固定された伸びたゴムひものような状態になります。極寒時には、レールは「引き裂かれる」のを防ぐために加熱されます[ 38 ] 。

締結具付きの連続溶接レールは、「レール中立温度」と呼ばれる温度で敷設されます。これは、その場所で発生する両極端の気温のほぼ中間に位置する温度です。この敷設手順は、夏の暑さによるレールの座屈や、冬の寒さによるレールの裂けを防ぐことを目的としています。北米では、レールの破損は通常、信号システムの電流遮断によって検知されるため、熱によるねじれ（キンク）が検知されない場合よりも潜在的な危険性は低いと考えられています。

イギリス、コーンウォール本線の伸縮継手

連続溶接レールには、必要に応じてジョイントが設けられます。通常は信号回路の隙間を埋めるためです。レールをまっすぐに横切るジョイントではなく、レールの両端を斜めに切断することで、よりスムーズな移行を実現する場合もあります。長い橋の端部など、極端な場合には、ブリーザースイッチ（北米やイギリスでは伸縮継手と呼ばれます）が車輪のスムーズな移動経路を確保しながら、一方のレールの端部が隣のレールに対して伸縮できるようにします。

スリーパーズ

まくらぎ（枕木または横まくらぎ）は、レールを支え固定する長方形の物体です。まくらぎには主に2つの役割があります。1つはレールからの荷重をバラストと地面に伝達すること、もう1つはレール間の間隔を適正に保つこと（軌間を維持すること）です。まくらぎは通常、レールに対して横方向に敷設されます。

枕木にレールを固定する

レールを枕木に固定する方法は様々です。歴史的には、レールは枕木に直接スパイクで固定されていましたが、この方法はレールと枕木の間にベースプレートを取り付けるという点で変わりました。その後、スパイクはパンドロールクリップなどのバネ式鋼製クリップに置き換えられ、レールをベースプレートに固定するようになりました。

ポータブルトラック

パナマ運河建設用の線路、1907年

鉄道の線路は持ち運びができるように設計されており、必要に応じてある場所から別の場所へ移動されることがあります。パナマ運河の建設中は、掘削作業の周囲に線路が移動されました。これらの線路の軌間は5フィート（1,524 mm）で、車両は実物大でした。持ち運び可能な線路は露天掘りの鉱山でよく使用されてきました。1880年、ニューヨーク市では、大型の持ち運び可能な線路の一部（およびその他の多くの即興技術）が、セントラルパークの古代のオベリスクを貨物船SSデソーグ号から荷下ろしされた埠頭から最終的な場所へ移動させるのに役立ちました。

サトウキビ鉄道は、本線用の固定線と、サトウキビ畑自体を結ぶ可搬式の線路を備えている場合が多かった。これらの線路は狭軌（例えば幅2フィート（610 mm））で、可搬式の線路には直線、曲線、そして分岐器が備えられており、鉄道模型によく似ていた。[ 39 ]

ドコーヴィルは、軍事目的にも使用される多くのポータブルなライトレールの線路の供給源でした。 恒久的な道路は、その建設にしばしば仮設の線路が使用されたため、このように呼ばれています。 [ 40 ]

レイアウト

線路の形状は本質的に 3 次元ですが、軌間、線形、標高、曲率、軌道表面に関する速度制限やその他の規制を表す規格は、通常、水平と垂直の 2 つの別々のレイアウトで表現されます。

水平レイアウトとは、水平面上の線路レイアウトです。これには、接線（直線）、曲線、そして接線と曲線を結ぶ緩和曲線（緩和スパイラルまたはスパイラルとも呼ばれる）という3種類の主要な線路レイアウトが含まれます。

垂直レイアウトとは、交差レベル、カント、勾配などの概念を含む垂直面上の線路レイアウトである。[ 41 ] [ 42 ]

側線とは、本線を補助する側線以外の線路のことです。この言葉は、目的語を伴わない動詞としても使われ、列車や貨車を本線から側線へ移動させることを指します。また、日常会話では、主題から外れて気を散らすことを指します。[ 43 ]側線は、鉄道会社が鉄道交通の流れを整理するために使用されています。

ゲージ

レールゲージの測定

鉄道の初期の時代には、異なるシステムで使用されていた軌間はかなりの違いがあり、1840年代のイギリスの鉄道建設ブームの時代には、ブルネルの7フィート 1⁄4 インチ（2,140 mm）の広軌は、当時「狭軌」と呼ばれていた1,435 mm（4フィート 8インチ）の軌間と競合していました。+1 ⁄ 2 インチ）。最終的に1,435 mm（4フィート 8+1 ⁄ 2 インチ（約1.5cm）の軌間が戦いに勝利し、標準軌となりました。これ以降、「狭軌」という用語は、新しい標準よりも狭い軌間を指すようになりました。2017年現在、世界の鉄道の約60%が1,435mm（4フィート 8インチ）の軌間を使用しています。+標準軌（1 ⁄ 2 インチ標準軌または国際軌として知られる[ 44 ] [ 45 ]標準軌よりも広い軌間は広軌、狭い軌間は狭軌。一部の路線はデュアルゲージ、通常の2本のレールの代わりに3本（場合によっては4本）の平行レールが設置されており、異なる軌間の列車が同じ線路を利用できるようになっている。 [ 46 ]

ゲージは一定の範囲内で安全に変更できます。例えば、米国連邦安全基準では、標準ゲージは4フィート8インチ（1,420mm）から4フィート9インチ（1,500mm）までの範囲で変更可能です。+1 ⁄ 2 インチ（1,460 mm）で、最高速度60 mph（97 km/h）まで作動します。 [ 47 ]

メンテナンス

1917年頃、アメリカの線路保守作業員（ガンディ・ダンサー）が、鉄道の特定区間の保守を担当している。1人がライニングバー（ガンディ）を持ち、他の作業員はレールトングを使ってレールの位置を調整している。曲線には片勾配（カント）がはっきりと現れている。

線路は、特に高速列車が運行する場合は、良好な状態を維持するために定期的な保守が必要です。保守が不十分だと、事故を避けるために「スローオーダー」（北米の用語で、イギリスでは一時的な速度制限）が課せられる場合があります（ 「スローゾーン」を参照）。線路の保守はかつては重労働であり、熟練した作業員（ganger）の監督下で作業員（米国：gandy dancers、英国：platelayers、オーストラリア：fettlersまたはpackers）のチームが作業にあたり、ライニングバーを使用して線路の水平方向の不整を修正し、タンピングとジャッキを使用して垂直方向の不整を修正する必要がありました。現在では、保守は様々な専用機械によって行われています。

フランジ給油装置は、急カーブでのレールの摩耗を軽減するために車輪のフランジに潤滑油を供給します。南アフリカ、ムプマランガ州ミデルバーグ

2本のレールそれぞれのヘッドの表面は、レールグラインダーを使用してメンテナンスできます。

一般的な保守作業には、枕木の交換、分岐器の潤滑と調整、緩んだ線路部品の締め付け、直線区間の直線性と曲線区間を保守限度内に維持するための線路の舗装とライニングなどがあります。枕木とレールの交換作業は、軌道更新列車を使用することで自動化できます。

雑草が生えるのを防ぐためにバラストに除草剤を散布し、バラストを再分配する作業は、通常、専用の除草列車で行われます。

時間の経過とともに、バラストは列車の通過によって押しつぶされたり、移動したりするため、定期的に再整地（「タンピング」）が必要となり、最終的には清掃または交換が必要になります。これを行わないと、線路が不均一になり、揺れや乗り心地の悪化、さらには脱線を引き起こす可能性があります。タンピングの代わりに、レールと枕木を持ち上げてその下にバラストを再び挿入する方法があります。この作業には、専用の「ストーンブロワー」と呼ばれる列車が使用されます。

レール検査では、レールの内部欠陥を検出するために非破壊検査手法が用いられます。これは、専用装備を備えたHiRail台車、検測車、あるいは場合によっては手持ち式の検査装置を使用して行われます。

レールは、レール頭部のプロファイルが脱線を引き起こすほど摩耗する前に交換する必要があります。摩耗した本線レールは通常、支線、側線、または支線で使用できるだけの寿命が残っており、これらの用途に「カスケード」されます。

線路沿いの環境条件は、独特の鉄道生態系を形成しています。特に英国では、蒸気機関車は特別な運行にしか使用されず、植生の刈り込みもそれほど徹底的ではありません。そのため、乾燥した天候が続くと火災の危険性が高まります。

英国では、線路修理作業員が作業現場まで歩いて行くための通路として、また列車通過時の安全な立ち位置として、セスが利用されています。これにより、ハイレールや輸送車両が線路を塞いで作業員を現場へ輸送する必要がなく、列車の運行を維持しながら軽微な作業を行う際に役立ちます。

ベッドと基礎

この日本の高速線では、バラストを安定させるためにマットが追加されました。

鉄道の線路は、一般的に石を敷き詰めたバラスト（軌道床）の上に敷かれ、その上に軌道基礎と呼ばれる土塁が敷かれています。この基礎は、路盤と、湿った粘土やシルトの上方への移動を抑制するブランケットと呼ばれる砂または石粉の層（多くの場合、不浸透性のプラスチックで挟まれています）で構成されています。また、路盤への水の浸入を防ぐため、防水布の層が敷かれることもあります。軌道とバラストは恒久的な軌道を形成します。基礎とは、バラストと基礎、つまり線路の下にある人工構造物全体を指す場合もあります。

一部の鉄道会社では、バラストの下にアスファルト舗装を施しています。これは、土や水分がバラストに入り込んで劣化するのを防ぐためです。また、新しいアスファルトはバラストを安定させ、容易に動かないようにする役割も果たします。[ 48 ]

チベットの青蔵鉄道のように、永久凍土の上に線路を敷設する場合は、追加の対策が必要です。例えば、路盤に横方向のパイプを通すことで、冷気が地層に浸透し、路盤の融解を防ぎます。

ジオシンセティック補強材

ジオシンセティックスは、世界中で道床建設および改修において、従来の層を削減または置き換えて軌道支持力を向上させ、軌道保守コストを削減するために使用されています。[ 49 ] [ 50 ]ジオセル[ 51 ] （3D土壌拘束メカニズムに依存）などの補強ジオシンセティックスは、軟弱路盤土を安定化し、下部構造層を強化して進行性軌道劣化を抑制する効果が実証されています。補強ジオシンセティックスは、土壌支持力を高め、バラストの移動と劣化を制限し、軌道形状に影響を与える不同沈下を軽減します。[ 52 ]また、建設時間とコストを削減し、環境への影響と二酸化炭素排出量を削減します。[ 53 ]ジオシンセティック補強ソリューションの使用増加は、新しい高性能ジオセル材料（例：NPA - Novel Polymeric Alloy）、公開された研究、ケーススタディプロジェクト、および国際規格（ISO、[ 54 ] ASTM、[ 55 ] CROW/SBRCURnet [ 56 ]） によってサポートされています。

路床に高性能ジオグリッドを使用し、上層路盤/下層バラストに高性能ジオセルをハイブリッドで使用すると、それぞれの補強係数を合計した場合よりも大きく増加することが示されており、特に膨張性路床粘土質土の隆起を緩和するのに効果的です。[ 57 ]粘土泥のポンピングに悩まされていたアムトラックの北東回廊でのフィールドテストプロジェクトでは、ハイブリッドソリューションによって軌道品質指数（TQI）が向上し、高性能NPAジオセルを使用することで軌道形状の劣化が大幅に減少し、軌道表面のメンテナンスが6.7倍削減されることが実証されました。[ 58 ]ジオシンセティック補強材は、繰り返し周期的な荷重に耐えられるだけの強度が必要な鉄道盛土の安定化にも使用されます。ジオセルは、リサイクルされた限界粒度または粒度の悪い粒状材料を利用して安定した盛土を作り、鉄道建設をより経済的で持続可能なものにします。[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]

バス

オーストラリア、アデレードのガイド付きバスウェイを走るバス

一部のバスは線路を利用できます。このコンセプトはドイツで生まれ、Oバーンと呼ばれていました。最初の線路であるOバーン・バスウェイは、オーストラリアのアデレードに建設されました。

参照

参考文献

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参考文献

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